数据结构实验3 二叉树层次遍历.doc

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1、数据结构实验3实验报告实验项目3：二叉树层次遍历学号姓名课程号实验地点指导教师时间评语： 按时完成实验；实验内容和过程记录完整；回答问题完整、正确；实验报告的撰写认真、格式符合要求；无抄袭的行为。成绩教师签字二叉树从左至右，从上至下层次遍历1、预习要求：二叉树结构定义和层次遍历。2、实验目的： （1）了解二叉树结构层次遍历概念；（2）理解二叉树二种不同层次遍历过程；（3）掌握二叉树层次遍历算法程序。3、实验内容及要求：（1）建立包含10个结点的二叉树（树结构和数据元素的值由自己设定）；（2）完成二叉树从左至右，从上至下层次遍历程序；（3）给出程序和遍历程序的结果。4、实验设备（环境）及要求硬件

2、：支持 Intel Pentium 及其以上 CPU ，内存 128MB 以上、硬盘 1GB 以上容量的微机。软件：配有 Windows98/2000/XP 操作系统，安装 Visual C+ 。5、实验时间：10学时6、该文档的文件名不要修改，存入 命名的文件夹中7、该表中的数据只需填空，已有内容不要修改实验结果（运行结果界面及源程序，运行结果界面放在前面）：#include #include #include #include #define STUDENT ETypestruct STUDENTcharnumber8;charname8;charsex3;int age;charplac

3、e20;struct BinaryTreeNodeEType data;BinaryTreeNode *LChild;BinaryTreeNode *RChild;struct QTypeBinaryTreeNode *ptr;struct QueueQType *element;int front;int rear;int maxsize;struct Node_PtrBinaryTreeNode*ptr; ;void CreatQueue(Queue &Q,int MaxQueueSize)/创建队列Q.maxsize=MaxQueueSize;Q.element=new QTypeQ.m

4、axsize+1;Q.front=0;Q.rear=0;bool IsEmpty(Queue &Q)/判断队列是否为空if(Q.front=Q.rear) return true;return false;bool IsFull(Queue &Q)/判断队列是否为满if(Q.front=(Q.rear+1)%(Q.maxsize+1) return true;return false;bool GetFront(Queue &Q,QType &result)/取出队头元素if(IsEmpty(Q) return false;result=Q.element(Q.front+1)%(Q.maxs

5、ize+1);return true;bool GetRear(Queue &Q,QType &result)/取出队尾元素if(IsEmpty(Q) return false;result=Q.elementQ.rear;return true;bool EnQueue(Queue &Q,QType &x)/元素进队if(IsFull(Q) return false;Q.rear=(Q.rear+1)%(Q.maxsize+1);Q.elementQ.rear=x;return true;bool DeQueue(Queue &Q,QType &result)/元素出队if(IsEmpty(

6、Q) return false;Q.front=(Q.front+1)%(Q.maxsize+1);result=Q.elementQ.front;return true;BinaryTreeNode *MakeNode(EType &x)/构造节点BinaryTreeNode *ptr;ptr=new BinaryTreeNode;if(!ptr) return NULL;ptr-data=x;ptr-LChild=NULL;ptr-RChild=NULL;return ptr;void MakeBinaryTree(BinaryTreeNode *root, BinaryTreeNode

7、*left,BinaryTreeNode *right)/构造二叉树之间的关系root-LChild=left;root-RChild=right;void OutputBinaryTreeNode(BinaryTreeNode *p)/输出节点cout data.number data.name data.sex data.age data.placeendl;coutendl;void LevelOrder_LtoR_UtoD(BinaryTreeNode *BT)/从左至右，从上至下按层次遍历一棵二叉树Queue Q;QType temp;BinaryTreeNode *p;int ma

8、xqueuesize=50;CreatQueue(Q,maxqueuesize);p=BT;temp.ptr=p;EnQueue(Q,temp);coutendl;cout 学号 姓名 性别 年龄 住址 endl;cout =LChild)temp.ptr=p-LChild;EnQueue(Q,temp);if(p-RChild)temp.ptr=p-RChild;EnQueue(Q,temp);void LevelOrder_RtoL_UtoD(BinaryTreeNode *BT)/从右至左，从上至下按层次遍历一棵二叉树Queue Q;QType temp;BinaryTreeNode *

9、p;int maxqueuesize=50;CreatQueue(Q,maxqueuesize);p=BT;temp.ptr=p;EnQueue(Q,temp);coutendl;cout 学号 姓名 性别 年龄 住址 endl;cout =RChild)temp.ptr=p-RChild;EnQueue(Q,temp);if(p-LChild)temp.ptr=p-LChild;EnQueue(Q,temp);void LevelOrder_LtoR_DtoU(BinaryTreeNode *BT)/从左至右，从下至上按层次遍历一棵二叉树Queue Q;QType temp;BinaryTr

10、eeNode *p;int maxqueuesize=50;CreatQueue(Q,maxqueuesize);int frontkeep=Q.front;p=BT;temp.ptr=p;EnQueue(Q,temp);coutendl;cout 学号 姓名 性别 年龄 住址 endl;cout =RChild)temp.ptr=p-RChild;EnQueue(Q,temp);if(p-LChild)temp.ptr=p-LChild;EnQueue(Q,temp);for(int i=Q.rear;ifrontkeep;i-)OutputBinaryTreeNode(Q.elementi

11、.ptr);void LevelOrder_RtoL_DtoU(BinaryTreeNode *BT)/从右至左，从下至上按层次遍历一棵二叉树Queue Q;QType temp;BinaryTreeNode *p;int maxqueuesize=50;CreatQueue(Q,maxqueuesize);int frontkeep=Q.front;p=BT;temp.ptr=p;EnQueue(Q,temp);coutendl;cout 学号 姓名 性别 年龄 住址 endl;cout =LChild)temp.ptr=p-LChild;EnQueue(Q,temp);if(p-RChil

12、d)temp.ptr=p-RChild;EnQueue(Q,temp);for(int i=Q.rear;ifrontkeep;i-)OutputBinaryTreeNode(Q.elementi.ptr);int BinaryHeight(BinaryTreeNode *BT)/返回二叉树的高度if(!BT) return 0;int HighL=BinaryHeight(BT-LChild);int HighR=BinaryHeight(BT-RChild);if(HighLHighR)return +HighL;elsereturn +HighR;void BinaryDelete(Bi

13、naryTreeNode *BT)/二叉树删除算法if(BT)BinaryDelete(BT-LChild);BinaryDelete(BT-RChild);delete BT;int BinaryNodeSum(BinaryTreeNode *BT)/计算二叉树中的节点数if(!BT) return 0; Queue Q;QType temp;BinaryTreeNode *p;int maxqueuesize=50;int index=0;CreatQueue(Q,maxqueuesize);p=BT;temp.ptr=p;EnQueue(Q,temp);while(p)if(!DeQue

14、ue(Q,temp) break;p=temp.ptr; /出队成功index+;if(p-LChild)temp.ptr=p-LChild;EnQueue(Q,temp);if(p-RChild)temp.ptr=p-RChild;EnQueue(Q,temp);return index;void DigitalToString(char str,int n)chartemp;chark=1;inti=0;while (n & i80)k=n%10+48;n=n/10;stri=k;i+;stri=0;int len=strlen(str);for (i=0;ilen/2;i+)temp=s

15、tri;stri=strlen-i-1;strlen-i-1=temp;char*GetOuputInformationString(int WidthOfData,char *OutputInformation,char *outputstring)/将一个元素的字符串OutputInformation转换为宽度为WidthOfData的等长字符串outputstring /例如，姓名是由四个字符组成，而WidthOfData为8，则在姓名字符串的两边分别连接两个字符，形成8个长度的字符串intleft_space,right_space;inti;charleft_space_string

16、16=;charright_space_string16=;intadd_space;intlen_OutputInformation=strlen(OutputInformation);/计算OutputInformation的字符个数add_space=WidthOfData - len_OutputInformation;/计算需要补充的字符个数left_space=add_space/2;/计算OutputInformation左边需要补充的字符个数right_space=add_space-left_space;/计算OutputInformation右边需要补充的字符个数for(i

17、=1;i=left_space;i+)/形成OutputInformation左边需要补充的空格字符串strcat(left_space_string, );for(i=1;idata.name);break;case 2:strcat(outputInformation,elementk.ptr-data.number);break;case 3:strcat(outputInformation,elementk.ptr-data.place);break;case 4:strcat(outputInformation,elementk.ptr-data.sex);break;case 5:

18、DigitalToString(outputInformation,elementk.ptr-data.age);break;default:break;returnoutputInformation;/输出二叉树void OutputBinaryTree(BinaryTreeNode *BT)Node_Ptrtemp,*element;BinaryTreeNode *p;intMaxSize; intBinaryTreeHigh;inti,j,k;BinaryTreeHigh=BinaryHeight(BT);MaxSize=(int) pow(2,BinaryTreeHigh);eleme

19、nt = new Node_Ptr MaxSize+1;/定义一个用于存放二叉树结点指针的数组for (i=1;i=MaxSize;i+)/对指针数组初始化，初值设为NULLelementi.ptr=NULL;p = BT;temp.ptr = p;if (p) element1=temp;for (i=1;iLChild ) /&!p-Lflag/线索树特有的处理与一般二叉树不同之处temp.ptr = p-LChild;element2*i=temp;if (p-RChild ) /&!p-Rflag/线索树特有的处理与一般二叉树不同之处temp.ptr = p-RChild;elemen

20、t2*i+1=temp;intWidthOfData=5;intIntervalOfData=3;/coutWidthOfData=WidthOfDataendl;/coutIntervalOfData=IntervalOfDataendl;/coutBinaryTreeHigh=BinaryTreeHighendl;intposition_of_central617;/存放每一元素输出位置中心（距离屏幕左边界的字符数）introw,col;/二维数组的行列下标变量for(i=0;i=BinaryTreeHigh;i+)/存放每一元素输出位置中心（距离屏幕左边界的字符数），初值为0for(j=

21、0;j=pow(2,BinaryTreeHigh-1);j+)position_of_centralij=0;for(i=1;i=pow(2,BinaryTreeHigh)-1;i+)/对深度为BinaryTreeHigh的满二叉树的所有结点计算每个结点输出的中心点位置k=i*2;/k指向i的左子树根结点while (k=pow(2,BinaryTreeHigh)-1)/k不断推进到i编号的结点左子树中最右子孙结点k=2*k+1;k=k/2;/k的值就是i编号的结点左子树中最右子孙结点的编号j=(int)(k-(pow(2,(BinaryTreeHigh-1)-1);/由k编号的结点换算出该结

22、点是底层中从左至右第j个结点右上方/即编号为k的结点中心点垂直线左边最底层上有j个结点row=(int)(log10(i)/log10(2)+1);/计算中心点值存放在position_of_centralrowcol中的rowcol=(int)(i-(pow(2,(row-1)-1);/计算中心点值存放在position_of_centralrowcol中的colif(row=BinaryTreeHigh) /计算底层i结点距离左边界的字符数，左边无间隙position_of_centralrowcol= (j-1)*WidthOfData + (j-1)*IntervalOfData +

23、(WidthOfData/2 +1);else/计算非底层i结点距离左边界的字符数，position_of_centralrowcol=j*WidthOfData + (j-1)*IntervalOfData + (IntervalOfData/2 +1);charprespace100;intm;intkk;intkkk;intitem_max=5;coutendl;for(i=1;i=BinaryTreeHigh;i+)kkk=(int)pow(2,i-1);/kkk是满二叉树中每一层第1个结点的编号for(int item=1;item=item_max;item+)/输出每个数据元素多

24、个item成员的值inthalf_len_pre_value=0;/同一行前一个输出的元素值长度的一半,同一行第一个输出的元素值前没有值输出，初值为0inthalf_len_now_value=WidthOfData/2;/同一行当前输出的元素值长度的一半，其值始终为WidthOfData的一半kk=kkk;/kk是满二叉树中每一层结点的编号变化，从某层的最左边第一个结点编号kkk开始for(j=1;j=pow(2,i-1);j+)/输出满二叉树中同一层次上的每个数据元素的同一个成员的值charoutputInformation20=;char*OutputInformation;if (el

25、ementkk.ptr)/获取每个数据元素的一个成员的值OutputInformation，如姓名、年龄等OutputInformation=GetOuputInformation(item,kk,outputInformation,element);if (position_of_centralij)/输出数据中点值存在时，position_of_centralij非0charoutputstring80=;char*OutputString;/下面语句将每个数据元素的一个成员的值OutputInformation，如姓名、年龄等，转换为等长WidthOfData的字符串OutputStri

26、ngOutputString=GetOuputInformationString(WidthOfData,OutputInformation,outputstring);/生成两个孩子之前的空格串prespace/构成：= - - strcpy(prespace,);m=(position_of_centralij-position_of_centralij-1-1-half_len_pre_value-half_len_now_value);for(k=1;k=m;k+)strcat(prespace, );coutprespace;coutOutputString;half_len_pre

27、_value=WidthOfData/2;/调整同一行前一个输出的元素值长度为WidthOfData的一半kk+;/if (position_of_centralij)/for(j=1;j=pow(2,i-1);j+)coutendl;/for(int item=1;item=5;item+)charline3=;charOutputLine80;charmidspace80;intnodenumber;if(i=1)/对深度为BinaryTreeHigh的满二叉树从上至下，从左至右的编号，计算第i层上起始结点的编号nodenumbernodenumber=1;elsenodenumber=(

28、int)(pow(2,i)-1)-(pow(2,i-1)-1);/第i(i!=1)层上的第1个结点编号nodenumberfor(j=1;j=pow(2,i-1);j+)/输出同一层次上的线条if(i=BinaryTreeHigh)break;/最底层下面没有线条，所以break/生成两个数据元素之前的前导空格串prespacestrcpy(prespace,);m=(position_of_centrali+1j-position_of_centrali+1j-1-1);for(k=1;k=m;k+)strcat(prespace, );/计算左右两个孩子之间一半的连线OutLine，由若干

29、个line构成/注意line是汉字字符，一个占两个字符位，m是左右两个孩子之间的line数，所以m要除4strcpy(OutputLine,);m=(position_of_centrali+1j+1-position_of_centrali+1j-1)/4;for(k=1;k=m;k+)strcat(OutputLine,line);/计算左右两个孩子之间一半的空格字符的个数m,，所以要除2。由m形成左右两个孩子之间的空格串midspacestrcpy(midspace,);m=(position_of_centrali+1j+1-position_of_centrali+1j-1)/2;f

30、or(k=1;k=m;k+)strcat(midspace, );if (element2*nodenumber.ptr) & (element2*nodenumber+1.ptr)/左右子树都存在时，左右两个孩子上的连接线coutprespaceOutputLineOutputLine;if (element2*nodenumber.ptr) & (!element2*nodenumber+1.ptr)/左子树存在，右子树不存在时，左右两个孩子上的连接线coutprespaceOutputLinemidspace;if (!element2*nodenumber.ptr) & (elemen

31、t2*nodenumber+1.ptr)/左子树不存在，右子树存在时左右两个孩子上的连接线coutprespacemidspaceOutputLine;if (!element2*nodenumber.ptr) & (!element2*nodenumber+1.ptr)/左子树不存在，右子树不存在时，没有连接线，是空格串coutprespacemidspace midspace ;nodenumber=nodenumber+1;/结点编号加1coutendl;/for(i=1;i=BinaryTreeHigh;i+)delete element;/释放工作空间int main()Binary

32、TreeNode*BT,*P11;EType x;int choice;char number8= ,001,002,003,004,005,006,007,008,009,010;char name8= ,百里,东郭,太史,闻人,公孙,赫连,钟离,鲜鱼,轩辕,南门;char sex3= ,女,男,女,男,女,女,男,男,女,男;char place20= ,重庆,长安,东莞,安庆,承德,四平,安稳,香港,金门,龙门;for(int i=1;i=10;i+)strcpy(x.number , numberi);strcpy(x.name , namei);strcpy(x.sex , sexi

33、);x.age=20+i;strcpy(x.place , placei);Pi=MakeNode(x);MakeBinaryTree(P1,P2,P3);MakeBinaryTree(P2,P4,P5);MakeBinaryTree(P3,NULL,P6);MakeBinaryTree(P4,P7,NULL);MakeBinaryTree(P5,NULL,P8);MakeBinaryTree(P6,P9,P10);MakeBinaryTree(P7,NULL,NULL);MakeBinaryTree(P8,NULL,NULL);MakeBinaryTree(P9,NULL,NULL); MakeBinaryTree(P10,NULL,NULL);BT=P1; while (true)coutendl;cout*二叉树的简单运算*endl;cout* 1-